小米手机射频团队研究成果入选半导体顶会IEDM 2025

IT之家12月14日消息，小米创办人、董事长兼CEO雷军今日分享消息：小米手机射频团队的论文成功入选全球半导体与电子器件领域顶尖会议IEDM 2025。小米技术官方指出，此次入选意味着氮化镓高电子迁移率晶体管技术在移动终端通信领域取得历史性突破，获得国际顶尖学术平台的高度认可。

IT之家了解到，IEDM是全球半导体与电子器件领域极具权威和影响力的顶级会议，自1955年创办以来已有七十多年历史，是发布半导体和电子器件技术、设计、制造、物理及建模等领域关键突破的世界级论坛。

据介绍，在本届IEDM上，小米集团手机部与苏州能讯高能半导体有限公司、香港科技大学合作的论文成功入选，该论文首次报道了应用于移动终端的高效率低压硅基氮化镓射频功率放大器，并在GaN and III-V Integration for Next-Generation RF Devices分会场首个展示。

入选论文题目：《First Integration of GaN Low-Voltage PA MMIC into Mobile Handsets with Superior Efficiency Over 50%》

论文作者：张昊宸*，孙跃*（小米），钱洪途*，刘嘉男（小米），范水灵，韩啸，张永胜，张晖，张新川，邱俊卓，裴轶，刘水（小米），孙海定，陈敬（香港科技大学），张乃千

*表示共同第一作者。这项工作由小米手机射频团队主导完成，器件组孙跃博士担任项目负责人。

论文详情链接：https://iedm25.mapyourshow.com/8_0/sessions/session-details.cfm?scheduleid=273

研究背景

当前移动通信技术正处于从5G/5G-Advanced向6G演进的关键阶段，手机射频前端器件面临着超高效率、超宽带、超薄化与小型化的多重技术挑战。

功率放大器作为射频发射链路的核心部件，负责将微弱的射频信号放大并传输至基站，其性能直接影响终端通信系统的能效、频谱利用率和信号覆盖能力。目前主流手机功率放大器多采用砷化镓（GaAs）半导体工艺，该技术已商用二十余年，在过去数代通信系统中发挥了重要作用。

但随着6G技术方向逐渐明确，通信系统对频段、带宽和能效的要求不断提高，GaAs材料在电子迁移率、热导率和击穿电场等方面的物理限制愈发明显，导致其在功率附加效率、功率密度和高温工作稳定性等关键指标上逐渐接近理论极限。传统GaAs基功率放大器已难以满足未来通信对更高功率输出、更低能耗和更紧凑封装尺寸的综合需求。

在此情况下，氮化镓（GaN）这类宽禁带半导体材料凭借高临界击穿电场和优异的热导性能，成为突破射频功放性能瓶颈的重要技术方向。不过，传统GaN器件主要针对通信基站设计，通常需要在28V/48V高压下工作，无法适配手机终端现有的低压供电系统，这是其在移动设备中规模化应用的关键障碍。

为解决这一问题，研究团队聚焦硅基氮化镓（GaN-on-Si）技术路线，通过电路设计与半导体工艺的协同创新，成功开发出适用于手机低压场景的射频氮化镓高迁移率电子晶体管（GaN HEMT）技术，并率先在手机平台完成系统级性能验证，为6G时代终端射频架构的发展奠定了关键技术基础。

研究方法和实验

在外延结构方面，研究主要围绕降低射频损耗和优化欧姆接触两大关键问题展开攻关。

一方面，通过原位衬底表面预处理结合热预算精确调控的AlN成核层工艺，有效抑制了Si基GaN外延中的界面反应和晶体缺陷，降低了射频信号传输时的衬底耦合损耗与缓冲层泄漏，使其射频性能接近当前先进的SiC基GaN器件水平。

另一方面，团队开发了高质量再生长欧姆接触新工艺，在降低界面势垒和提升载流子注入效率上取得突破，实现了极低的接触电阻和均匀的方块电阻，为提升器件跨导、输出功率及高温稳定性打下工艺基础。

借助外延设计优化与工艺创新，该晶体管在10V工作电压下，实现了功率附加效率突破80%、输出功率密度达2.84 W/mm的出色性能。

结合手机终端产品的器件需求，团队制定了具体实现方案。针对耗尽型高电子迁移率晶体管（D-Mode HEMT）的常开特性，设计了专用的栅极负压供电架构，通过精确的负压偏置与缓启动电路，确保器件开关过程稳定可靠，避免误开启与击穿风险。

在模组集成层面，通过多芯片协同设计与封装技术，实现了GaN HEMT工艺的功放芯片与Si CMOS工艺的电源管理芯片在模组内的高密度封装集成。最终，该器件在手机射频前端系统中完成了关键性能指标的全面验证，为低压氮化镓技术在下一代移动通信终端中的应用提供了重要参考。

研究结论

与传统GaAs基功率放大器相比，研究团队开发的低压氮化镓功放在保持相近线性度的同时，展现出显著的性能优势，实现了比上一代更高的功率附加效率（PAE），同时满足通信系统的线性度和功率等级要求，在系统级指标上取得重要突破。

未来展望

这一成果标志着低压硅基氮化镓射频技术从器件研发成功迈向系统级应用，不仅在学术上验证了该技术的可行性，也在产业层面展现了其在新一代高效移动通信终端中的巨大潜力。团队将继续深化与产业链的协同创新，推动该技术向更复杂的通信场景拓展，加速其在移动终端领域的规模化商用。

未来，小米将坚定走科技创新之路，推动更多前沿技术从实验室走向规模化应用，不断探索并打造更强大、更可靠、更极致的未来通信体验。

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